寧夏銀川市高中物理 第十一章 機(jī)械振動(dòng) 11.5 外力作用下的振動(dòng)課件 新人教版選修3-4.ppt

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振動(dòng)的能量與振幅有關(guān) 振幅越大 振動(dòng)的能量越大 簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)中動(dòng)能和勢(shì)能在發(fā)生相互轉(zhuǎn)化 但機(jī)械能的總量保持不變 即機(jī)械能守恒 簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)過程中機(jī)械能守恒是一種理想化的情況 實(shí)際的彈簧振子和單擺在運(yùn)動(dòng)過程中不可避免的要受到摩擦和空氣阻力的作用 要消耗機(jī)械能 最終要停下來 怎樣才能使振動(dòng)持續(xù)呢 復(fù)習(xí)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng) 11 5外力作用下的振動(dòng) 振動(dòng)系統(tǒng)不受外力作用的振動(dòng) 固有振動(dòng) 固有周期 固有振動(dòng)的周期 固有頻率 固有振動(dòng)的頻率 一 固有振動(dòng) 自由振動(dòng) 最常見的外力是摩擦力 空氣阻力或其他阻力 若彈簧振子受外力 阻力 作用 它將如何運(yùn)動(dòng) 二 阻尼振動(dòng) 1 阻尼振動(dòng) 振幅逐漸減小的振動(dòng) 2 阻尼振動(dòng)的圖像 3 阻尼越大 振幅減小得越快 阻尼過大時(shí) 系統(tǒng)將不能發(fā)生振動(dòng) 4 實(shí)際的自由振動(dòng)一定是阻尼振動(dòng) 阻尼振動(dòng)最終要停下來 那么怎樣才能產(chǎn)生持續(xù)的振動(dòng)呢 最簡(jiǎn)單的辦法是給系統(tǒng)施加周期性的外力 1 驅(qū)動(dòng)力 作用在振動(dòng)系統(tǒng)上的周期性外力 2 受迫振動(dòng) 系統(tǒng)在周期性驅(qū)動(dòng)力作用下的振動(dòng) 問題1 受迫振動(dòng)的頻率與什么因素有關(guān) 三 受迫振動(dòng) 3 受迫振動(dòng)的特點(diǎn) 做受迫振動(dòng)的物體振動(dòng)穩(wěn)定后的頻率等于驅(qū)動(dòng)力的頻率 與系統(tǒng)的固有頻率無(wú)關(guān) 問題2 受迫振動(dòng)的振幅與什么因素有關(guān) 四 共振 2 共振曲線 1 共振 驅(qū)動(dòng)力的頻率等于系統(tǒng)的固有頻率時(shí) 受迫振動(dòng)的振幅最大 這種現(xiàn)象叫做共振 驅(qū)動(dòng)力的頻率與系統(tǒng)的固有頻率相差越少 振幅越大 相差越多 振幅越小 生活中的共振現(xiàn)象 共振篩 生活中的共振現(xiàn)象 龍洗盆 生活中的共振現(xiàn)象 共鳴 1831年 拿破侖的一隊(duì)騎兵通過曼徹斯特附近的一座便橋時(shí) 由于馬蹄節(jié)奏整齊 橋梁發(fā)生共振而斷裂 生活中的共振現(xiàn)象 軍隊(duì)過橋便步走 火車過橋慢行 1940年 美國(guó)的全長(zhǎng)860米的塔柯姆大橋在建成后的4個(gè)月就因風(fēng)共振而倒塌 生活中的共振現(xiàn)象 共振的防止和應(yīng)用 1 防止 使驅(qū)動(dòng)力的頻率與物體的固有頻率不同 而且相差越大越好 2 應(yīng)用 使驅(qū)動(dòng)力的頻率接近或等于振動(dòng)物體的固有頻率 思考與討論 美國(guó)有一農(nóng)場(chǎng)農(nóng)婦 習(xí)慣于用吹笛的方式招呼丈夫回家吃飯 可當(dāng)她有一次吹笛時(shí) 居然發(fā)現(xiàn)樹上的毛毛蟲紛紛墜地而死 驚訝之余 她到自己的果園吹了幾個(gè)小時(shí) 一下子將果樹上的毛毛蟲收拾的一干二凈 究其原因 還是笛子發(fā)出的聲音引起毛毛蟲內(nèi)臟發(fā)生劇烈共振而死亡 1 如圖所示 是用來測(cè)量各種發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速計(jì)原理圖 在同一鐵支架NM上焊有固有頻率依次為80Hz 60Hz 40Hz 20Hz的四個(gè)鋼片a b c d 將M端與正在轉(zhuǎn)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)接觸 發(fā)現(xiàn)b鋼片振幅最大 則電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為 r min a b c d此時(shí)振動(dòng)頻率為 3600 60Hz 課堂練習(xí) 2 如圖所示演示裝置 一根張緊的水平繩上掛著四個(gè)單擺 讓b擺擺動(dòng) 其余各擺也擺動(dòng)起來 可以發(fā)現(xiàn) A 各擺擺動(dòng)的周期均與b擺相同B a擺擺動(dòng)周期最短C c擺擺動(dòng)周期最長(zhǎng)D c擺振幅最大 A 課堂練習(xí) 課堂練習(xí) 3 汽車的車身是裝在彈簧上的 如果這個(gè)系統(tǒng)的固有周期是1 5s 汽車在一條起伏不平的路上行駛 路上各凸起處大約都相隔8m 汽車以多大速度行駛時(shí) 車身上下顛簸得最劇烈